硕士论文-中国移动基于语音识别的情感分析系统的设计与实现.doc
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1、密级:密级: 保密期限:保密期限: 硕士学位论文硕士学位论文 题目:题目:中国移动基于语音识别的中国移动基于语音识别的 情感分析系统的设计与实现情感分析系统的设计与实现 学学 号:号: 姓姓 名:名: 专专 业:业: 软件工程软件工程 导导 师:师: 学学 院:院: 软件学院软件学院 年年 月月 日日 独创性(或创新性)声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究
2、所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。 本人签名: 日期: 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅; 学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复 制手段保存、汇编学位论文。 本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。 本人签名: 日期: 导师签名: 日期: 中国移动基于语音识别的情感分析系统的设计与实现 摘 要
3、 伴随着科学技术的飞速发展和人们对计算机依赖性的不断增加, 如何使计算机对气氛和环境等因素具有更强的感知能力,从而分析 说话人的情感和态度,将成为计算机语音情感识别技术发展的新目 标。语音的情感分析是一个新兴的课题,对它的研究是进一步发展 人机交互技术的基础,虽然已经取得了一些进展,但是还有很多问 题值得更加深入的研究。 本文根据实际工作需要,设计并实现了中国移动基于语音识别 的情感分析系统。论文应用 Matlab 语言完成对语音情感的分析,采 用 J2EE 中的 Spring 和 Hibernate 完成对人员设置功能的实现,采用 Mel 频率倒谱系数 MFCC 和动态时间规整 DTW 算法
4、,对系统中话 务员、移动客户、公司考评领导和系统管理员四种用户进行了分析, 并详细分析了系统管理功能、数据来源功能、情感分析结果管理功 能以及信息反馈功能。根据分析结果,设计并实现了一个中国移动 基于语音识别的情感分析系统,并对系统管理模块、数据来源模块、 情感分析结果管理模块以及信息反馈模块的设计和实现过程进行详 细的论述,系统的数据存储使用 Oracle 数据库来实现,所以对数据 库关系的设计进行了论述,并列举部分数据表的详细设计。 客户服务中心的优质服务是中国移动与客户进行沟通的重要桥 梁,语音情感识别在未来将会被广泛应用,中国移动基于语音识别 的情感分析系统的完成,对中国移动话务员的服
5、务质量提供了有力 的评证,可以根据分析的数据对话务员的服务态度进行评价,保证 通话质量,提高客户满意度。 关键词关键词:Matlab;J2EE;语音情感;动态时间规整算法 The Design and Implementation of China Mobile Sentiment Analysis System Based on Speech Recognition ABSTRACT With the rapid development of science and technology and peoples stonger dependence on the computer, it w
6、ill become a new goal for the speech recognition technology to make the computer more competent in sensing the climate and environmental factors so as to better analyze the speakers emotions and attitudes. Sentiment analysis of the speech is an emerging issue, and its research is the basis for the f
7、urther development of human-computer interaction technologies. Research on sentiment analysis of the speech has made some progress in many areas, but as for the real human interaction technology, there are still many problems to be solved. Based on the actual work needs, we design and implement a se
8、ntiment analysis aystem of China Mobile based on speech recognition. We apply Matlab in making sentiment analysis of the speech; use Spring and Hibernate in J2EE in realizing of the function of personnel setting; use Mel Frequency Cepstral (MFCC) and dynamic time warping (DTW) algorithms in analyzin
9、g the four users of system operators, mobile customers, evaluation managers of the company, and system administrators; and analyze in detail the functions of system management, data sources, sentiment analysis results, and information feedback. According to the analysis results, a China Mobile senti
10、ment analysis system based on speech recognition is designed and implemented, and the design and implementation processes of system management module, data sources module, sentiment analysis results management module, and information feedback module are discussed in detail. The data storage of the s
11、ystem use Oracle database, so the design of the database relations is discussed, and detailed designs of some data tables are cited. The quality service of the customer service center is an important bridge of communication between China Mobile and its customers, and speech sentiment recognition tec
12、hnology will be widely used in this field in the future. The sentiment analysis system of China Mobile based on speech recognition will provide a powerful tool for China Mobile in assessing the quality of service of their operators, so as to ensure the call quality and improve customer satisfaction.
13、 KEY WORDS:Matlab; J2EE;Speech Emotion, Dynamic Time Warping Algorithm I 目 录 第一章第一章 引言引言1 11 课题背景.1 12 课题任务.2 121 课题内容.2 122 本人承担任务.2 13 论文结构.2 第二章第二章 相关技术介绍相关技术介绍4 21 MATLAB语言介绍.4 22 J2EE 介绍5 23 JSP 介绍 6 24 数据库介绍.7 25 模式设计介绍.9 26 本章小结.9 第三章第三章 系统需求分析系统需求分析10 31 系统总体需求分析.10 32 系统功能分析.12 321 系统管理功能分析
14、.12 322 数据来源功能分析.13 323 情感分析结果管理功能分析.18 334 信息反馈功能需求分析.19 34 本章小结.21 第四章第四章 系统设计系统设计22 41 系统架构设计.22 42 各模块设计.23 421 系统管理模块的设计.23 422 数据来源模块的设计.27 423 情感分析结果管理模块的设计.31 434 信息反馈模块的设计.31 43 数据库设计.33 II 431 数据库关系结构图.33 432 基本表的设计.34 433 关系表的设计.37 44 本章小结.37 第五章第五章 系统实现系统实现38 51 系统总体实现.38 52 其他功能模块的实现.39
15、 521 系统管理模块的实现.39 522 数据来源模块的实现.43 523 情感分析结果管理模块及信息反馈模块的实现.47 53 本章小结.48 第六章第六章 系统测试系统测试49 61 功能测试.49 611 界面的设计.49 612 GUI测试界面的操作50 613 测试方法.51 614 测试结果.51 62 本章小结.52 第七章第七章 结束语结束语54 71 论文工作总结.54 72 问题和展望.54 北京邮电大学软件工程硕士论文 1 第一章 引言 11 课题背景 中国移动的 10086 客服系统以及投诉管理系统(例如投诉及回访)都会有 人工服务,即电话服务,这些电话会被录音,但录
16、音信息不能像文字信息一样 便于查找和分析,所以系统将通过语音识别来记录一些对话中的关键词,然后 再进行分析看客户致电时的情绪如何,从而智能的判断和收集客户的满意度信 息。 伴随科学技术飞速的发展和人们逐渐对计算机越来越依赖,人类与计算机 之间的“沟通”变得更加受科学家们的关注。为了使计算机变得更加“人性化” ,减少人类与计算机之间的沟通障碍,使计算机能够感知人类说话时的态度以 及情感,对研究的目的来看,使计算机变得情感智能化显得尤为重要 1。所以 想让计算机更加适应人类的需要,必须先时机器能够识别人类的情感,然后根 据机器识别出的情感来调整沟通的方式。 人类通过听觉所得到的是语音模式信息,其中
17、包括非符号和符号信息。语 音信号处理是去除掉语音中的噪声,将其中的非符号进行保留, 2。相同的一 句话,因为说话人所表达的情感差异,听者的感知也会存在有很大的差异。人 类通过不同的感知器官来同时接收不同形式的信息,怎样有效和快速利用不同 的信息使信息传递效果达到最佳,将成为未来处理信息研究的重要发展方向。 所以对语音中的情感信息通过计算机来研究是具有非常大的意义。将语音信号 中的情感特征进行提取,从而来判断其中包含的情感3,这种研究不但具有科 学上的意义,同时在实际应用中也具有很多价值。 语音的情感分析对实现人机间的无障碍交流具有很深的意义。虽然已经取 得了一些进展,但是计算机在识别人类情感方
18、面还是有一些比较生硬的地方, 因此需要进行更加深入的研究 4。 语音情感识别的难点如下: (1)语音情感数据库:必须建立一个能够充分表达情感,并且能够准确描 述情感的情感语音库,将其中情感特征准确地提取出来,对于以后在情感特征 上的识别研究显得尤为重要。 (2)语音情感的识别:目前虽然已经有了很多的语音识别系统,但是识别 的是其中的语言文字识别,并没有包含情感信息,所以语音处理中对于情感的 识别研究变得很热门 5。 从目前的发展水平来看,针对说话人与文字有关、说话人与文字不相关、 北京邮电大学软件工程硕士论文 2 说话人无关文字有关、说话人无关文字不相关四种训练和测试样本的组织方式 进行研究。
19、其中针对说话人与有关文字有关的研究最为成熟,而针对说话人不 相关文字不相关的语音情感识别系统则成为研究的重点和难点。 12 课题任务 121 课题内容 本系统主要以中国移动对语音识别的情感分析系统的设计与实现,研究了 系统中对语音情感识别算法的实现,系统将分析实现以下内容: (1)系统管理模块:包括人员设置和考核指标设置等功能,人员设置包括 对管理人员的设置和被考核人员的设置;考核指标设置是指对被考核人员的考 核成绩指标进行设置。 (2)数据处理模块:包括语音输入,语音信号预处理,模板库建立,算法 分析和结果输出等功能,这部分是对通过语音情感的特征提取与识别所分析出 来的结果进行数据的保存。
20、(3)信息反馈模块:包括邮件反馈和考核公告,邮件反馈用于将被考核的 话务员的成绩以邮件的形式进行通知;考核公告是将考核成绩较好或考核指标 等一些相关信息以公告的形式在网站上进行公布,来方便网站使用者对信息的 查看。 122 本人承担任务 在该中国移动基于语音识别的情感分析系统中,本人参与了系统的总体设 计、数据库设计,并对系统管理模块、数据处理模块以及信息反馈模块进行了 详细设计、编码、测试及文档的编写等工作。 13 论文结构 本文共分七章,内容安排如下: 第一章 引言,介绍本课题的研究背景,研究内容,以及对语音情感识别的 研究存在着哪些意义。 第二章 相关技术介绍,对中国移动基于语音识别的情
21、感分析系统的设计和 实现过程中用到的开发语言、平台技术以及框架技术进行介绍,主要阐述了 Matlab 语言、J2EE 技术平台、JSP 技术以及 Oracle 数据库的特点。介绍本系统 所需要采用的设计模式。 第三章 需求分析,对系统的总需求进行分析,并对系统中系统管理功能、 北京邮电大学软件工程硕士论文 3 数据来源功能、情感分析结果管理功能以及信息反馈功能进行了详细的需求分 析,在数据来源功能中还对 Mel 频率倒谱系数 MFCC 和动态时间规整 DTW 算 法进行了详细的分析。 第四章 系统设计,介绍了语音识别情感分析中用到的系统架构进行设计, 并对系统管理模块、数据来源模块、情感分析结
22、果管理模块以及信息反馈模块 进行详细设计,进行数据库设计,对并数据关系进行说明。 第五章 系统实现,系统总体实现部分主要论述 Web.xml 文件配置以及数 据库连接配置进行介绍,并且对系统管理模块、数据来源模块、情感分析结果 管理模块和信息反馈模块的实现进行详细讨论。 第六章 系统测试,为了方便测试,设计并开发了基于 Matlab GUI 的图形 用户界面完成对数据处理模块的语音情感分析部分的测试,并对测试的结果如 何进行说明。 第七章 结束语,对论文中所做的工作,以及系统的应用进行总结,并对系 统的应用进行展望。 北京邮电大学软件工程硕士论文 4 第二章 相关技术介绍 本章主要介绍中国移动
23、基于语音识别的情感分析系统中使用到的 Matlab 语 言、J2EE 平台技术,JSP 技术,以及后台用到的 Oracle 数据库技术。 21 Matlab 语言介绍 MATLAB 是一款商业数学软件,是一种交互式程序语言的编辑模式,主要 被运用在了科学计算方面,对于算法的研究具有很好的支持,同时可以通过 MATLAB 的 GUI 功能实现人机的交互,方便数据的分析6。主要应用于工程计 算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析 等7,其图形界面接近于 windows 的风格,同时还对多种语言有很好的支持, 因此文中可采用 MATLAB 进行语音信号的提取,算法在其中
24、进行实现的解决 方法,而将其他业务交由 JAVA 语言来进行实现。 矩阵是 MATLAB 的基本数据单位,在开发中用到的矩阵表达式类似于在 数学中用到的矩阵,用方括号将矩阵括起来,因此在解决算法等问题上 MATLAB 表现了其独有的优势 8。 Matlab 语言的优势特点包括包括以下四点: (1)强大的图形处理功能,使编程和计算结果可视化; (2)其在数值计算以及符号计算上的强大功能,可以减少程序开发者在数 值分析上所耗费的精力与时间。 (3)强大的信号处理工具类和通信工具类,可以直接采用 MATLAB 提供 的录音工具类,完成对语音的采集工作。 (4)接近数学表达式的自然化语言和友好的用户界
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- 硕士论文 中国移动 基于 语音 识别 情感 分析 系统 设计 实现
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